[en] PASSIVE EXOSKELETON DESIGN FOR MUSCLE REHABILITATION USING NONLINEAR SPRINGS

[pt] PROJETO DE EXOESQUELETO PASSIVO PARA REABILITAÇÃO MUSCULAR COM USO DE MOLAS NÃO LINEARES

[pt] MATHIAS MOURA KELLER

[pt] MATLAB

[pt] REABILITACAO MUSCULAR

[pt] ROBO HUMANOIDE

[pt] BRACO ROBOTICO

[pt] MOLAS LINEARES

[pt] MOLAS NAO LINEARES

[pt] EXOESQUELETO PASSIVO

[en] MATLAB

[en] MUSCLE REHABILITATION

[en] HUMANOID ROBOT

[en] ROBOTIC ARM

[en] LINEAR SPRINGS

[en] NON-LINEAR SPRINGS

[en] PASSIVE EXOSKELETON

[pt] O presente trabalho se propõe a gerar e analisar resultados de simulações referentes ao comportamento de molas lineares e não lineares na aplicação em exoesqueletos passivos, visando. Visando validar a viabilidade de utilização de molas não lineares para projetos mais eficientes e confortáveis para os usuários. Para a realização das simulações foram estudados os comportamentos biomecânicos durante a subida de escadas, por ser um dos movimentos que mais demanda força no movimento do cotidiano. A simulação foi realizada modelando o exoesqueleto como um braço robótico de 2 graus de liberdade e acoplando uma mola na modelagem da simulação. Assim podendo analisar as variações de energia do sistema em várias configurações e resistências mecânicas de molas. Para validar a simulação foi feito um teste com um robô humanoide. O teste consistia em prender uma mola em sua perna e analisar o gasto de bateria utilizado ao fazer um movimento repetitivo. Assim podendo chegar à conclusão de que a aplicação de molas tem um efeito de acordo com a simulação realizada. Ao final, comparando os resultados é possível notar uma aplicação para molas não lineares no sistema, estas apresentaram um comportamento mais atrativo ao serem comparadas com as molas lineares.

[en] The present work aims to generate and analyze simulation results related to the behavior of linear and non-linear springs in the application of passive exoskeletons. The goal is to validate the feasibility of using non-linear springs for more efficient and comfortable designs for users. For such simulations, biomechanical behaviors during stair climbing were studied, as it is one of the movements that demands the most force in daily activities. The simulation was conducted by modeling the exoskeleton as a 2-degreeof-freedom robotic arm and coupling a spring in the simulation model. This allowed the analysis of energy variations in the system under various configurations and mechanical resistances of springs. To validate the simulation, a test was conducted with a humanoid robot. The test involved attaching a spring to its leg and analyzing the battery consumption during a repetitive movement. This led to the conclusion that the application of springs has an effect consistent with the simulation. In conclusion, comparing the results reveals a potential application for nonlinear springs in the system. These exhibited a more attractive behavior when compared to linear springs.

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

2023-12-21

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65669